Устройство для диагностики роторных опор

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения несущей способности смазки роторных опор. Цель изобретения - повьшение точности измерения несущей способности смазочного слоя. Это достигается тем, что устройство содержит систему трения качения, на которой закреплены три вибропреобразователя, линии измерения которых взаимно перпендикулярны . Моменты и длительность контактирования фиксируются датчиком контактирования, обрабатываются в интеграторе и поступают на вход , счетно-решающего преобразователя (СРП). Вибросигналы используются в СРП для уточненного расчета динамической нагрузки с учетом режимов контактирования совместно с сигналамми, характеризующими дефекты изготовления и сборки опор. Нагрузки для получения необходимых контактирования задаются СРП с помощью блоков задания осевой, радиальной нагрузки и регулируемого источника питания приводного электродвигателя , на валу которого устанавливается испытываемая опора, 2 ил.

СОЮЗ .СОВЕТСНИХ

СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1361465 А1 (51) 4 О 01 И 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3 4 юМ л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4123877/31-27 (22) 26.05.86 (46) 23.12.87. Бюл. N 47 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) С.С. Гаранина, В.А, Голубков и А.К. Явленский (53) 658.562.012.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1278648, кл. G 01 М 13/04, 1986. тем, что устройство содержит систему трения качения, на которой закреплены три вибропреобразователя, линии измерения которых взаимно перпендикулярны. Моменты и длительность контактирования фиксируются датчиком контактирования, обрабатываются в интеграторе и поступают на вход, счетно-решающего преобразователя (СРП)..Вибросигналы используются в

СРП для уточненного расчета динамической нагрузки с учетом режимов контактирования совместно с сигналами, характеризующими дефекты изготовления и сборки опор. Нагрузки для получения необходимых режимов контактирования задаются СРП с помощью блоков задания осевой, радиальной нагрузки и регулируемого источника питания приводного электродвигателя, на валу которого устанавливается испытываемая опора. 2 ил. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ РОТОРНЫХ ОПОР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения несущей способности смазки роторных опор.

Цель изобретения — повышение точности измерения несущей способнбсти смазочного слоя. Это достигается

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

13614

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения несущей спо6 собности смазки роторных опор.

Цель изобретения — повышение точности измерения несущей способности смазочного слоя во всех режимах контактирования путем повышения точности организации режимов работы смазки с учетом не только частоты прорывов смазочного слоя, но и длительности контактирования и определения динамических нагрузок на тела качения ( с учетом дефектов изготовления и сборки элементов опор.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — блок-схема алгоритма работы устройства. 20

На исследуемой системе 1 трения качения установлены взаимно ортогонально вибропреобразователи 2-4, причем вибропреобразователи 2 и 4 — в радиальных направляющих, а вибро- 25 преобразователь 3 — в осевом. Первый, второй и третий входы блока усилителей 5 соединены с вибропреобразователями 2-4.

Выход датчика 6 контактирования - 30 подключен к входу интегратора 7, Выход усилителя 5 подключен к входам блока 8 фильтров частот второй гармоники, блока 9 фильтров частот третьей гармоники, блока 10 фильтров преоблао дающей гармоники наружного кольца, блока 11 фильтров преобладающих частот внутреннего кольца и блока 12 фильтров амплитудных значений дефектов.

Подпружиненные щетки датчика 6 контактирования установлены на эле-. ментах системы 1 трения качения, разделенных слоем смазки. Первый, второй и третий выходы блока усилителей 5 соединены с пятым, седьмым и шестым входами счетно-решающего преобразователя 13.

Выход интегратора 7 связан с чет.вертым входом, преобразователя 13.

К третьему и второму выходам преобразователя 13 подключены соответственно последовательно соединенные усилитель 14 мощности осевого направления, блок 15 задания осевой нагрузки и датчик 16 осевой нагрузки и последовательно соединенные усилитель 17 .мощности радиального направления, блок 18 задания радиальной нагрузки

65 2 и датчик 19 радиальной нагрузки. К третьему входу преобразователя 13 подключен выход датчика 16 осевой нагрузки, к четвертому выхопу последовательно подсоединены регулируемый источник 20 питания и пневмошпиндель

21 с установленной на нем системой

1 трения качения, связанной с датчиком 22 частоты сепаратора, выход которого подключен к схеме 23 формирования, выход которой соединен с первым входом преобразователя 13. Выходы блока усилителя 5 подключены к пятому, седьмому и шестому входам преобразователя 13 соответственно, причем второй выход усилителя 5 соединен с входами пяти каналов, первый из них состоит из первого блока 8 фильтров частот второй гармоники, содержащего и фильтров, и выходов которых подключены к и входам первого блока 24 пороговых устройств, содержащего и пороговых устройств, и выходов которых соединены с п входами сумматора 25, выход которого является выходом первого канала, подключенного к первому входу первого блока 26 вычитания, второй канал состоит из второго блока 9 фильтров частоты третьей гармоники, содержащего

Il фильтров> Il Вбгходов KoTopbIK под ключены к и входам второго блока 27

1 пороговых устройств, содержащего и пороговых устройств, и выходов которых соединены с и входами сумматора

28, причем его выход является выходом второго канала, подключенного к второму входу первого блока 26 вычитания, третий канал состоит из третьего блока 10 фильтров преобладающей гармоники наружного кольца, содержащего и фильтров, п выходов которых подключены к п входам третьего блока 29 пороговых устройств, содержащего п пороговых устройств, и выходов которых соединены с и входами третьего сумматора 30, причем его выход является выходом третьего канала, подключенного к первому входу второго блока 31 вычитания, четвертый канал состоит из четвертого блока 11 фильтров преобладающей гармоники внутреннего кольца, содержащего и фильтров, и выходов которых под-,. ключены к и входам четвертого блока

32 пороговых устройств, содержащего и пороговых устройств, и выходов которых соединены с и входами четверз 13614 того сумматора 33, причем его выход является выходом четвертого канала, подключенного к второму входу блока

31 вычитания, пятый канал состоит из пятого блока 12 фильтров амплитудных значений дефектов, содержащего и фильтров, и выходов которых подкл ачены к и входам детектора 34 инфор1 мационных частот, содержащег î и детекторов, и выходов которых соединены с и входами пятого сумматора 35, причем выход его является выходом четвертого канала, подключенного к входу преобразователя 13, выходы 15 первого и второго блоков 26 и 31 вычитания подсоединены к входам первого и второго пороговых элементов

36 и 37 соответственно, а выходы пороговых элементов 36 и 37 связаны; 20 с восьмым и девятым входами преобразователя 13. Первый выход преобразователя 13 связан с дисплеем 38.

Устройство работает следующим

1 образом. 25

При подаче пневмо- и электропита— ния внутреннее кольцо подшипника исследуемой системы 1 трения качения начинает вращаться. При этом возникают пространственные вибрации наруж- 30 ного кольца подшипника, которые воспринимаются вибропреобразователями

2-4 и усиливаются соответственно в блоке усилителей 5. Одновременно с этим возникает сигнал на выходе датчика 6, характеризующий наличие и отсутствие контакта между подвижными и неподвижными элементами исследуемого подшипника и поступающий затем с датчика 6 контактирования на вход 40 интегратора 7, где происходит усреднение сигнала, и на выходе интегратора 7 получаем напряжение,. пропорциональное средней величине параметров контактирования, т.е. интегральной 45 характеристике длительности и числа контактов за период вращения сепаратора. Сформированный таким образом сигнал поступает на четвертый вход преобразователя 13. 50

Усиленные электрические сигналы, характеризующие вибрации подшипника в трех направлениях, с выходов усилителя 5, поступают на пятый, шестой и седьмой входы преобразователя 13, а сигнал с усилителя.5, характеризующий вибрацию опоры в осевом направлении, подается также на входы блоков 8-12 фильтров, где происходит выделение

l информацнонных частот, причем число фильтров в блоках 8-12 выбирается исходя из требуемой точности диагностики, а их количество должно быть одинаковым во всех блоках 8-12.

На выходе блоков фильтров получаем и сигналов, пропорциональных амплитуде настройки фильтров. Затем сигналы с блоком 8-11 поступают на входы блоков 24,27,29 и 32 пороговых устройств соответственно, настроенных на одинаковbtH порог.

Число пороговых устройств равняется заданному количеству фильтров в блоках фильтров. При превышении амплитудного значения выходных сигналов с блоков 8 — 11 заданного порога в пороговых устройствах формируется логический сигнал "1", при отсутствии превышения — "0". Сигналы с блоков пороговых устройств 24 и 27 поступают на входы первого и второго сумматоров 25 и 28, где складываются логические " 1 и "0, а затем про"c исходит сравнение сигналов, полученных с выходов сумматоров 25 и 28, в первом блоке 26 вычитания, откуда сигнал поступает на вход первого порогового элемента 36, где формирует-,, ся логический сигнал„соответствующий преобладанию либо второго, либо третьего номера преобладающей гармоники

Р, полученный сигнал поступает на восьмой вход преобразователя 13. Ана-, логичным образом организована обработка выходных сигналов с блоков 29 и 32 пороговых устройств. Таким образом, на выходе второго порогового элемента 37 получаем логический сигнал, соответствующий преобладанию дефектов либо на наружном, либо на внутреннем кольце подшипника, выходной сигнал с порогового элемента 37 поступает на девятый вход преобразователя 13. Одновременно сигналы с выходов блока 12 фильтров поступают в блок 34 детекторов, причем число детекторов должно соответствовать количеству фильтров в блоке 12 фильтров, выходные сигналы с блока 34 поступают в сумматор 35, откуда сигнал, характеризующий амплитуду преобладающего дефекта исследуемой опоры r подается на десятый вход преобразователя 13.

Вся информация, поступающая в преобразователь 13, подается в.процессор схемы 23 формирования.

5 1361465

Сигнал, пропорциональный средней После окончания вычисления инфордлительности прорывов смазочного слоя мации о режиме контактирования, соU где функция е (U — k U ) пред- ответствующей ему осевой и радиальср f ср

Al ставляет собой обобщенную функцию, 5 ной нагрузке, характеристиках несуопределенную как щей способности смазочного слоя поступает на дисплей 38, а само устрой(П КП) — О, -1, если Б, 1с Б ство переводится в режим измерения е = U -kU =, если

c) m 9 значения функции е (П вЂ” 0,05П,„, 1, если ц >Щ„; сp °

Р 1G где U — напряжение, сформированное с помощью интегратора

U — максимальное значение сигнала контактирования, 15 в соответствии с приведенным алгоритмом сравнивается с величиной 0,5 Б,„, соответствующей границе гидродинами ческого и контактногидродинамического режима контактирования, При отсутствии контакта (U =О, Uc1l =-1) процес20 сор преобразователя 13 формирует управляющий сигнал Пуск, поступающий на усилитель 14, на выходе которого появляется напряжение, запитывающее двигатель блока 15 задания осевой нагрузки.

Одновременно с этим. процессор преобразователя 13 подает второй управляющий сигнал на второй усилитель 17, на входе которого появляется напряжение, запитывающее двигатель бло-ка 18.

Сформированные таким образом сиг35 налы, несущие информацию о радиальной

R и осевой А, нагрузке, поступают с выходов датчиков 16 и 19 на второй и третий входы преобразователя 13.

Увеличение осевой и радиальной нагрузки происходит до тех пор, пока напряжение на выходе интегратора 7 не достигнет значения, равного, !

0,05 U (е + О). После этого процессор преобразователя 13 отключает управ- 45 ляющий сигналы с усилителей 14 и 17 мощности.и сигналы, пропорциональные статической осевой А и радиальной R нагрузке, преобладающего дефекта q номера гармоники преобладающего дефекта P осевой х и радиальных х,, х вибраций поступают в процессор преобразователя 13, где происходит решение уравнения статического равновесия, расчет динамических нагрузок, 55 решение интегрального уравнения относительно несущей способности смазочного слоя, соответствующего гидродинамическому режиму.

Формула из обретения

Устройство для диагностики роторных опор, содержащее приводной электродвигатель, регулируемый источник питания, три вибропреобразователя, закрепленньгх на оправке, линии измерения которых взаимно перпендикулярны, блок усилителей, датчик контактирования, связанный через две подпружиненные токосьемные щетки с контактирующими элементами подшипника,- датчик частоты сепаратора, связанный с вращающимся элементом испытуемой опо.ры и соединенный со схемой формирования, последовательно соединенные усилитель мощности осевого направления, блок задания осевой нагрузки, датчик осевой нагрузки и последовательно соединенные усилитель мощности радиальной нагрузки, блок задания радиальной нагрузки и датчик радиальной нагрузки, решающий преобразователь и блок регистрации, причем выход регулируемого источника питания подключен к приводному электродвигателю, на валу которого устанавливается испытуемая опора, выходы вибропреобразователей подключены к входам блока усилителей, первый, второй и третий входы счетно-решающего преобразователя подключены к выходам схемы формирования, датчика радиальной нагрузки и датчика осевой нагрузки, а его первый, второй, третий и четвертый выходы подключены к входам блока регистрации, усилителя мощности радиального направления, усилителя мощности осевого направления и регулируемого источника питания соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения несущей способности смазочного слоя во всех режимах контак тирования путем повышения точности организации режимов работы смазки с учетом частоты и длительности контактирования и определения динамических

13614 нагрузок на тела качения с учетом дефектов изготовления и сборки элементов опор, оно снабжено интегратором, двумя пороговыми элементами, двумя блоками вычитания и пятью каналами, включающими соответственно последовательно соединенные первые блок фильтров частот второй гармоники, блок пороговых устройств и сумматор, 1ð вторые блок фильтров частот третьей гармоники, блок пороговых устройств и сумматор, третьи блок фильтров преобладающей гармоники наружного коль", ца, блок пороговых устройств и Сумма- 15 тор, четвертые блок фильтров преобладающей гармоники внутреннего кольца, блок пороговых устройств и сумматор, пятый блок фильтров амплитудного значения дефектов, детектор информа- gp ционных частот и пятый сумматор, причем входы всех каналов объединены и

65 Я подсоединены к выходу сигнала осевой составляющей вибрации блока усилителей, выходы первого и второго каналов подключены к входам первого блока вычитания, выходы третьего и четвертого каналов — к входам второго блока вычитания, выходы первого и второго, блоков вычитания соединены с первым и вторым пороговыми элементами, выход датчика контактирования через интегратор соединен с четвертым входом счетно-решающего преобразователя, два выхода сигналов радиальных сос" тавляющих вибраций и выход сигнала осевой составляющей вибрации блока усилителей соединены с пятым, шестым и седьмым входами преобразователя, выходы первого и второго пороговых элементов и пятого сумматора — с восьмым, девятым и десятым входами преобразователя соответственно.

Фиг.1

1361465

В иск ных анньх G,á,б,,В,„,у„ -,р„,к -0, Я,уо

Включить пнебно- и электралитаиие

И меренае осе ай и радиальной нагрузок

С олока 7 Определение режима контактиродани я

Нет 3 /em Нет

К=0,05 К= Я5 h = 0,55 да

Яа

"Пуси"

"Пуск:

"Пуск"

ВВод оседай А и радиальной

Ю нагрузок

Вбод преобладающего дефекта

1, номера гармоники лреодлаающего дефекта P амллип у ды преобладающего дефекта r< решение ураднения статического рабуодесця относительно х

Хг

Вбод осе ои хг и радиальной х „х оибраций

Расчет динамических нагругок, дейст1унщих д контакте каждого шарика с кольиами

Решение интегрального уравнения относительно несущей с пособности

Выбод на ducnneu

Фиг.Г

Редактор С. Пекарь

Заказ 6219/44 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

А

В

В ф

Г " с

Составитель В. Пучинский

Техред А.Кравчук Корректор И. Эрдейи